Was sind bifaziale Module?
Der Begriff ‚bifazial‘ selbst beschreibt die Funktionsweise dieser Bauweise schon ganz gut: er ist der lateinische Ausdruck für ‚zweigesichtig‘ oder – passender – ‚zweiseitig‘.
Bifaziale Photovoltaikmodule unterscheiden sich von Modulen klassischer Bauart nämlich dadurch, dass sie auf beiden Seiten – vorne und hinten – Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln können.
Die Vorderseite arbeitet wie bei Standardmodulen, während die Rückseite diffuses Licht oder reflektierte Strahlung von Oberflächen wie Boden, Schnee oder Gebäudefassaden aufnimmt. Möglich wird dies durch den Einsatz spezieller Solarzellen und transparenter Rückseitenmaterialien wie Glas.
Was bringen bifaziale Module?
Der entscheidende Vorteil von bifazialen Modulen ist ihr höherer Energieertrag. Abhängig von den Umgebungsbedingungen und der Montageart können bis zu 30% mehr Energie im Vergleich zu einseitigen Modulen erzeugt werden. Diese zusätzlichen Erträge kommen vor allem durch reflektiertes Licht (Albedo-Effekt) zustande. Schnee, Sand oder helle Betonflächen reflektieren besonders viel Licht, was den Ertrag deutlich steigern kann.
Wann setzt man bevorzugt bifaziale Module ein?
Bifaziale Module entfalten ihr Potenzial besonders in Umgebungen mit hoher Lichtreflexion und bei optimaler Ausrichtung. Beispiele sind:
Freiflächenanlagen oder Agri-PV:
Hier können die Module so aufgeständert werden, dass auch die Rückseite maximal Licht aufnimmt.
Standorte mit Schnee oder Sand:
Schnee reflektiert bis zu 80% des Sonnenlichts, Sandflächen können ebenfalls hohe Albedo-Werte aufweisen.
Industrie- und Gewerbeanlagen:
Helle Fassaden oder Dächer aus reflektierenden Materialien eignen sich gut für bifaziale Technologien.
Sind bifaziale Module immer Glas-Glas-Module?
Bifaziale Module sind häufig Glas-Glas-Module, da Glas auf beiden Seiten nicht nur die Solarzellen schützt, sondern auch die Lichtdurchlässigkeit für die Rückseite gewährleistet. Glas-Glas-Module sind zudem langlebiger, da sie widerstandsfähiger gegen Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit und UV-Strahlung sind.
Es gibt jedoch auch bifaziale Module mit einer Rückseite aus transparentem Kunststoff (Glas-Folie-Module). Diese sind leichter und oft günstiger in der Herstellung, können aber hinsichtlich ihrer Haltbarkeit nicht immer mit Glas-Glas-Varianten mithalten.
Solarzellen: Der Schlüssel zur beidseitigen Nutzung
Bifaziale Module verwenden in der Regel spezielle Zelltypen, die auf beiden Seiten lichtsensitiv sind. Zu den am häufigsten eingesetzten Zelltechnologien gehören:
- PERC-Zellen (Passivated Emitter and Rear Contact): Diese Zellen haben eine spezielle Rückseitenpassivierung, die Licht durchlässt und gleichzeitig interne Reflexionen fördert.
- n-Typ-Solarzellen: Sie bieten eine höhere Effizienz und Stabilität gegenüber Degradationseffekten wie dem lichtinduzierten Leistungsverlust (LID) oder potenzialinduzierten Leistungsverlust (PID). Besonders beliebt sind n-Typ-Technologien wie Heterojunction-Zellen (HJT) oder Interdigitated Back Contact-Zellen (IBC).
- Heterojunction-Technologie (HJT): Diese kombiniert die Vorteile kristalliner Siliziumzellen mit dünnen Schichten aus amorphem Silizium, wodurch eine höhere Lichtabsorption und Effizienz erreicht wird.
Modulaufbau und Materialien
Der Aufbau bifazialer Module unterscheidet sich grundlegend von klassischen einseitigen Modulen:
- Vorderseite:
- Besteht aus hochtransparentem Glas, das maximale Lichtdurchlässigkeit gewährleistet.
- Die Solarzellen sind wie bei Standardmodulen in einer transparenten EVA-Schicht (Ethylene Vinyl Acetate) eingebettet.
- Rückseite:
- Glas-Glas-Module: Beide Seiten sind durch Glas geschützt, wodurch eine symmetrische Stabilität und Langlebigkeit erreicht wird.
- Glas-Folie-Module: Statt einer Glasrückseite wird hier eine transparente Kunststofffolie verwendet, die leichtere Module ermöglicht, jedoch weniger robust ist.
- Rahmenlos oder rahmenbasiert:
- Viele bifaziale Module sind rahmenlos, um Verschattungseffekte an den Kanten zu vermeiden und eine gleichmäßige Lichtaufnahme zu gewährleisten.
- Junction Box:
- Die Anschlussdosen werden bei bifazialen Modulen oft so positioniert, dass sie die Rückseite nicht verdecken, um den Lichteinfall nicht zu beeinträchtigen.
Haben bifaziale Module Nachteile?
Trotz ihrer Vorteile bringen bifaziale Module auch einige Herausforderungen mit sich:
- Höhere Anschaffungskosten: Die Herstellung bifazialer Module ist etwas aufwendiger, was zu höheren Kosten führen kann.
- Komplexere Planung: Um den zusätzlichen Ertrag der Rückseite optimal zu nutzen, sind spezifische Montagesysteme und eine angepasste Planung erforderlich.
- Einschränkungen bei der Standortwahl: Nicht jeder Standort ermöglicht eine sinnvolle Nutzung des Albedo-Effekts, was die Einsatzmöglichkeiten einschränkt.
- Größeres Gewicht (bei Glas-Glas-Modulen): Dies kann bei Dachinstallationen die Traglastanforderungen erhöhen.
Fazit
Bifaziale Photovoltaikmodule sind eine innovative Technologie mit großem Potenzial zur Ertragssteigerung, insbesondere an Standorten mit hohen Reflexionswerten. Sie sind jedoch nicht für jeden Einsatzort geeignet und erfordern eine sorgfältige Planung. Ob Glas-Glas- oder Glas-Folie-Module, die Wahl hängt von den spezifischen Anforderungen der jeweiligen Anlage ab. Trotz geringfügig höherer Anschaffungskosten bieten sie langfristig Vorteile, die sich in einer gesteigerten Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit auszahlen.
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